Устройство для контроля качества электрической изоляции Советский патент 1992 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к технике элек- трпчоских измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции электрических машин и аппаратов.

Известно устройство для контроля кзче- ства изоляции, содержащее источник постоянного напряжения, разрядный резистор, зарядный и разрядный ключи, триггер и индикатор.

Недостаток этого устройства заключа- ется в невозможности оценки качества изоляции по напряжению саморазряда.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для контроля качества электрической изоля- цим, содержащее источник испытательного напряжения, зарядный и разрядный ключи, разрядный резистор, выходные зажимы, к которым подключают испытуемый объект, генератор импульсов, счетчик, индикатор, одновибрзтор, кнопки Пуск и Стоп, в котором выход источника испытательного напряжения через зарядный ключ присоединен к выходным зажимам, к которым, кроме того, подключены соединенные последовательно разрядные ключ и резистор, а также испытуемый объект, Это устройство позволяет измерить то: через изоляцию при приложении к ней постоянного напряжения, напряжения саморазряда и возвратного напряжения.

Недостатком данного устройства является то, что с его помощью нельзя измерить скорость саморазряда, т.е. скорость снижения напряжения па предварительно заря- женной изоляции, отключенной от источника напряжения и представленной самой себе. Скорость саморазряда в большей степени завися г от дефектов изоляции, чем, например, сопротивление, измеренное мегзомметром, О скорости саморазряда можно судить по времени спада напряже- а;ия изоляции от напряжения заряда (напряжения источника испытательного напряжения) до некоторого заранее обус- позленного значения например 0,8 напряжения заряда или 1/2 напряжения заряда. Чем выше скорость саморазряда, тем меньше врем саморазряда до назначенного уровня.

Цель изобретения - повышение точности, упрощение и сокращение времени контроля за счет определения качества изоляции по одной точке кривой саморазряда.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - схема устройства с блоком управления; на фиг, 4 - временные диаграммы.

Устройство содержит источник 1 испытательного напряжения, зарядный ключ 2, испытуемый объект 3, разрядный ключ 4 и разрядный резистор 5, первый масштабный преобразователь 6 напряжения, усилитель 7, второй масштабный преобразователь 8, управляемый ключ 9, запоминающий конденсатор 10, компаратор 11, генератор 12 импульсов, первый счетчик 13, дешифратор 14, индикатор 15, постоянное запоминающее устройство 16, таймер 17, первый и второй двухвходовые элементы И 18 и 19, элемент ИЛИ 20, одновибратор 21, первый и второй инверторы 22 и 23, кнопку Стоп 24, кнопку Пуск 25, трехвходовой элемент И 26, элемент 27 установки в исходное состояние при включении напряжения питания, второй счетчик 28, выходные зажимы 29 и 30 устройства, выходы 31-34 постоянного запоминающего устройства.

На фиг. 2 обозначено: 1)27- напряжение на выходе элемента 27 установки в исходное состояние при включении напряжения питания, list, Us2, изз, 1Ы - напряжения на выходах постоянного запоминающего устройства, Ui2 - напряжение на выходе генератора 12 импульсов, Un - напряжение на выходе компаратора 11, Ui - напряжение на выходе таймера 17, U25 - напряжение на выходе кнопки Пуск 25, U - напряжение на выходе усилителя 7, UIQ- напряжение на запоминающем конденсаторе 10, Uai - напряжение на выходе одновибратора 21, Твкл - момент времени подачи напряжения питания, Тп - момент времени подачи сигнала Пуск, tT- момент времени срабатывания таймера, т.е. момент окончания процесса заряда и начала процесса саморазряда, т - момент времени срабатывания компаратора, т.е. момент времени окончания процесса саморазряда.

Выход источника 1 испытательного напряжения через зарядный ключ 2 присоеди- нен к выходным зажимам 29 и 30 устройства, К этим же зажимам подключены соединенные последовательно разрядные ключ 4 и резистор 5. Вход масштабного преобразователя 6 напряжения присоединен к выходным зажимам устройства, а выход е го че рез усил ител ь 7 п одкл юче н к входу масштабного преобразователя 8 напряжения и к прямому входу компаратора 11. Выход масштабного преобразователя 8 напряжения через ключ 9 соединен с инверсным входом компаратора 11 и одним выводом запоминающего конденсатора 10. Второй вывод конденсатора подключен к общей шине.

Выход компаратора 11 подключен к первому входу элемента И18. Управляющий вход разрядного ключа 4 присоединен к выходу 31 постоянного запоминающего устройства 16. Управляющие входы зарядного ключа 2, управляемого ключа 9 и вход таймера 17 присоединены к выходу 32 постоянного запоминающего устройства 16. Второй вход элемента И 18 и вход генератора 12 импульсов подключены на выход 33 постоянного запоминающего устройства 16. Первый вход элемента И 19 присоединен к выходу 34 постоянного запоминающего устройства 16.

Второй вход элемента И 19 соединен с выходом кнопки 25 Пуск, Выход генератора 12 импульсов подключен к счетному входу счетчика 13. Выход элемента И 18 через инвертор 22 подключен к первому входу элемента И 26, к второму входу которого подключен выход кнопки Стоп, а к третьему входу его присоединен выход элемента 27 установки в исходное состояние при включении напряжения питания. Выход трехвходового элемента И 26 соединен с R-входом счетчика 28.

Выход таймер 17 присоединен к первому входу элемента ИЛ И 20, второй вход элемента ИЛ И 20 соединен с выходом элемента И 19, а выход элемента ИЛИ через одновиб- ратор 21 подключен к счетному входу счетчика 28. Вход инвертора 23 соединен с выходом элемента И 19, а его выход с R-входом счетчика 13.

Информационные выходы счетчика 28 подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства 16. Информационные выходы счетчика 13 присоединены

к входам дешифратора 14. а его выходы подключены к входам индикатора 15. Все эти соединения выполнены с учетом весовых коэффициентов выходов и входом элементов.

0 Устройство.работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 2 и 9 разомкнуты, а ключ4 замкнут. При подаче напряжения питания (момент времени т.Вкл, фиг. 2)

5 на выходе элемента 27 в течение некоторого времени удерживается сигнал логического нуля (U27, фиг. 2), за счет чего счетчик 28 устанавливается в исходное состояние (нулевое). На управляющие входы ключей 2, 9

0 и 4 приходят сигналы логического нуля, что удерживает их в состояниях, указанных нэ фиг. 1.

Постоянное запоминающее устройство 16 запрограммировано так, что в исходном

5 состоянии нэ выходах присутствует код 1000, порядок выводов 34, 33, 32, 31. При нажатии на кнопку Пуск 25 (момент времени tn, фиг.2) на второй вход элемента И 19 поступает сигнал логической единицы, о ре0 зультате чего и на выходе элемента И 19 также устанавливается сигнал логической единицы. Этот сигнал через инвертор 23 устанавливает в нулевое состояние счет ик 13 и через элемент ИЛИ 20 запускает одно5 вибратор 21. На выходе одновибратора 21 формируется кратковременный сигнал логического нуля (U21, фиг. 2), который, поступая на счетный вход счетчика 28, изменяет его состояние с 000 на 001. В результате

0 этого изменяется и состояние выходов постоянного запоминающего устройства с 1000 на 0011, т.е. на выходе 34 устанавливается сигнал логического нуля, что предотвращает повторный запуск, а на выходах 32

5 и 31 устанавливаются сигналы логической единицы (U31, Us2, Узз, 1)з4, фиг. 2). Следовательно, ключи 2 и 9 замыкаются, ключ 4 размыкается, происходит запуск таймора 17. Изоляция объекта 3 заряжается напрп0 жением источника 1. Время заряда зависит от вида испытуемого оборудования и обычно равняется одной минуте. Это время задается таймером 17.

Как только заданное время истечет (tr,

5 фиг. 2), на выходе таймера 17 появляется сигнал логической единицы, который через элемент ИЛИ 20 запускает одновибратор 21, Счетчик 28 устанавливается в состояние 010, а постоянное запоминающее устройство устанавливает выходы в состояние 0101.

Вследствие этого ключи 2 и 9 размыкаются, и начинается процесс саморазряда изоляции.

Сигналы логической единицы с выхода 33 постоянного запоминающего устройства 16 запускают генератор 12 импульсов, кото- рые поступают на счетный вход счетчика 13. Во время процесса саморазряда на выходе масштабного преобразователя 6 и на выходе усилителя 7 напряжение будет снижаться. Напряжение же на конденсаторе 10 будет неизменным и равным начальному значению напряжения на выходе усилителя 7, умноженному на коэффициент преобразования масштабного преобразователя 8. Масштабный преобразователь 8 устанавливает уровень, до которого происходит разряд изоляции. Например, разряд может происходить до значения напряжения, равного 0,8 напряжения заряда или 1/е напряжения заряда. В последнем случае время саморазряда будет равно постоянной времени изоляции.

Усилитель 7 необходим для согласования выхода масштабного преобразователя 6 с входами компаратора 11 и масштабного преобразователя 8.

Напряжения на входах компаратора U и Кю показаны на фиг. 2. До тех пор, пока сигнал U будет больше сигнала Uio, т.е. до тех пор пока изоляция не разрядится до заданного значения, сигнал на выходе компаратора равен нулю. Как только эти напряжения сравняются (момент времени tK, фиг. 2), т.е. изоляция разрядится до заданного значения, напряжение на выходе компаратора 11 становится равным логической единицы (Un, фиг. 2). Этот сигнал через элемент И 18 и инвертор 22 поступает на вход элемента И 26, на выходе которого появляется сигнал логического нуля, устанавливающий счетчик 28 и исходное состояние. В исходное состояние устанавливаются и выходы постоянного запоминающего устройства 16. Ключ 4 замыкается, разряжая объект 3 испытания.

Индикатор 15 показывает зафиксированное число импульсов, При частоте генератора 12 импульсов, равной 10 Гц, счетчик фиксирует код, пропорциональный времени саморазряда, с точностью до 0,1 с. а при частоте 100 Гц время саморазряда может быть измерено с точностью до 0,01 с. Сброс счетчика 13 происходит при следующем запуске устройства. В разряде запоминающего конденсатора 10 нет необходимости. Кнопкой Стой 24 можно сиять напряжение с объекта 3 испытания в любой момент времени.

Формула изобретения

1,Устройство для контроля качества электрической изоляции, содержащее источник испытательного напряжения, зарядный и разрядный ключи, разрядный резистор, выходные зажимы, к которым подключают испытуемый объект, генератор импульсов, первый счетчик, индикатор, од- новибратор, кнопки Пуск и Стоп, блок

управления с выходом установки нуля и входом Конец измерений, в котором выход источника испытательного напряжения через разрядный ключ присоединен к выходным зажимам, к которым, кроме того,

подключены соединенные последовательно разрядные ключ и резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, упрощения и сокращения времени контроля за счет определения качества

изоляции по кривой саморазряда в одной точке, в него дополнительно введены первый и второй масштабные преобразователи напряжения, усилитель, запоминающий конденсатор, управляемый ключ, компаратор, блоки измерения и индикации с входами установки нуля и счетным, а блрк управления дополнен входами Пуск и Стоп и выходами Управление зарядным ключом, Управление разрядным ключом

и импульсов времени, причем первый масштабный преобразователь напряжения входом подключен к выходным зажимам устройства, а выходом через усилитель - к входу второго масштабного преобразователя напряжения и прямому входу компаратора, выход второго масштабного преобразователя напряжения через управляемый ключ соединен с инверсным входом компаратора, запоминающий конденсатор одним выводом подключен к инверсному входу компаратора, а другим - к общей шине, выход компаратора присоединен к входу Конец измерений блока управления, выходы кнопок Пуск и Стоп

присоединены соответственно к входам Пуск и Стоп блока управления, управляющий вход разрядного ключа соединен с выходом управления разрядным ключом блока управления, управляющие входы зарядного ключа и управляемого ключа подключены к выходу управления зарядным ключом блока управления, выход импульсов времени блока управления соединен со счетным входом, а выход установки нуля - с

входом установки нуля блока измерения и индикации.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а го щ е е- с я тем, что в него дополнительно введен дешифратор, при этом счетный и установочный R-входы первого счетчика являются

счетным входом и входом установки нуля блока измерения и индикации, информационные выходы первого счетчика присоединены к входам дешифратора, выходы которого подключены к входам индикатора в соответствии со своими весовыми коэффициентами.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что в него дополнительно введены первый и второй двухвходовые элементы И, трехвходовой элемент И, второй счетчик, постоянное запоминающее устройство, таймер, двухвходовой элемент ИЛИ, первый и второй инверторы и элемент установки в исходное состояние при подаче напряжения питания, причем первый вход первого элемента И является входом Конец измерений блока управления, первый выход постоянного запоминающего устройства служит выходом управления разрядным ключом, второй выход постоянного запоминающего устройства служит выходом управления зарядным ключом, выход генератора импульсов-выходом импульсов времени блока управления, выход второго инвертора является выходом установки нуля блока управления, вторые входы второго элемента И и трехвходового элемента И служат соответственно входами Пуск и Стоп блока управления, кроме того вход таймера соединен с вторым выходом постоянного запоминающего устройства, а его выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход этого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, а выход элемента ИЛИ через одновибратор подключен к счетному входу второго счетчика, вход генератора импульсов и второй вход первого элемента И соединен с третьим выходом постоянного запоминающего устройства, выход первого элемента И через инвертор соединен с первым входом трехвходового элемента И, третий вход которого подключен к выходу элемента установки в исходное состояние, а выход трехвходового элемента И соединен с R-второго входом счетчика, информационные выходы которого подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, четвертый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а выход этого элемента И соединен с входом второго инвертора.

4. Устройство по пп. 1 и 2. о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что в него дополнительно введены первый и второй RS-триггеры, второй одновибратор, первый, второй и третий трехвходовые элементы И, двухвходовой

элемент И, таймер и элемент установки в исходное состояние при подаче напряжения питания, причем вход первого одновиб- ратора служит входом Конец измерений блока управления, прямой выход первого

RS-триггера является выходом управления разрядным ключом, а прямой выход второго RS-триггера - выходом управления зарядным ключом блока управления, выход третьего трехвходового элемента И служит

выходом импульсов времени блока управления, а выход двухвходового элемента И является выходом установки нуля блока управления, выход второго одновибраторэ - входом Пуск блока управления, а соединенные вместе вторые входы первого и второго трехвходовых элементов И является входом Стоп блока управления, при этом выход первого одновибратора соединен с первым входом первого трехвходового эле

мента И, а его выход с R-первого входом RS-триггера, выход первого RS-триггера соединен с первым входом третьего трехвч дового элемента И. выход второго одновибратора подключен к S-первого входам и второго RS-триггеров и первому входу двухвходового элемента И, прямой выход второго RS-триггера через таймер соединен с первым входом второго трехвходового элемента И, выход которого присоединен к

R-входу второго RS-триггера, инверсный выход этого триггера соединен с вторым входом, а выход генератора импульсов - с третьим входом третьего трехвходового элемента И, третьи входы первого и второго трехвходовых

элементов И и второй вход двухвходового элемента И присоединены к выходу элемента установки в исходное состояние при включении напряжения питания.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции электрических машин и аппаратов. Цель изобретения - повышение точности, упрощение и сокращение времени контроля за счет определения качества изоляции по одной точке кривой саморазряда. Качество изоляции определяется по времени саморазряда на испытуемом обьекте. Для этого испытуемый объект заряжается от источника испытательного напряжения, затем отключается и контролируется время, за которое напряжение на испытуемом обьекте уменьшается до определенной величины. Устройство содержит источник 1 испытательного напряжения, разрядный ключ 2, испытуемый объект